液壓與氣動(dòng)02液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)

第二章液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)液壓油液壓油的用途和種類1.1液壓油的主要性質(zhì)1.2對(duì)液壓油的基本要求和選擇1.3液壓油的管理和使用1.41.1液壓油的用途和種類

1.1.1液壓油的用途

（1）傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力。（2）潤(rùn)滑。（3）密封。（4）冷卻。返回類型名稱ISO代號(hào)特性和用途礦油型普通液壓油L-HL精制礦油加添加劑，提高抗氧化和防銹性能，適用于室內(nèi)一般設(shè)備的中低壓系統(tǒng)抗磨液壓油L-HML-HL油加添加劑，改善抗磨性能，適用于工程機(jī)械、車輛液壓系統(tǒng)低溫液壓油L-HVL-HM油加添加劑，改善黏溫特性，可用于環(huán)境溫度在-20~-40℃的高壓系統(tǒng)高黏度指數(shù)液壓油L-HRL-HL油加添加劑，改善黏溫特性，VI值達(dá)175以上，適用于對(duì)黏溫特性有特殊要求的低壓系統(tǒng)，如數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)液壓導(dǎo)軌油L-HGL-HM油加添加劑，改善黏一滑性能，適用于機(jī)床中液壓和導(dǎo)軌潤(rùn)滑合用的系統(tǒng)全損耗系統(tǒng)用油L-AN淺度精制礦油，抗氧化性、抗泡沫性較差，主要用于機(jī)械潤(rùn)滑，可作液壓代用油，用于要求不高的低壓系統(tǒng)汽輪機(jī)油L-TSA深度精制礦油加添加劑，改善抗氧化、抗泡沫等性能，為汽輪機(jī)專用油，可作液壓代用油，用于一般液壓系統(tǒng)表1-1液壓油的主要品種及其特性和用途

返回乳化型水包油乳化液L-HFA又稱高水基液，特點(diǎn)是難燃、黏溫特性好，有一定的防銹能力，潤(rùn)滑性差，易泄漏。適用于有抗燃要求，油液用量大且泄漏嚴(yán)重的系統(tǒng)油包水乳化液L-HFB既具有礦油型液壓油的抗磨、防銹性能，又具有抗燃性，適用于有抗燃要求的中壓系統(tǒng)合成型

水-乙二醇液L-HFC難燃，黏溫特性和抗蝕性好，能在-30℃～60℃溫度下使用，適用于有抗燃要求的中低壓系統(tǒng)磷酸酯液L-HFDR難燃，潤(rùn)滑抗磨性能和抗氧化性能良好，能在-54℃～135℃溫度范圍內(nèi)使用，缺點(diǎn)是有毒。適用于有抗燃要求的高壓精密液壓系統(tǒng)表1-1液壓油的主要品種及其特性和用途（續(xù)）

返回1.2液壓油的主要性質(zhì)

1.2.1密度

單位體積液體的質(zhì)量稱為該液體的密度，即

1.2.2可壓縮性

液體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。

返回1.2.3粘性

1.粘性的物理性質(zhì)液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的粘性。

2.粘度（1）動(dòng)力粘度物理意義：液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力。

返回

（2）運(yùn)動(dòng)粘度在相同溫度下，液體的動(dòng)力粘度和它的密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度。

（3）相對(duì)粘度相對(duì)粘度又稱條件粘度我國(guó)采用恩氏粘度，恩氏粘度用恩氏粘度計(jì)測(cè)定。用符號(hào)°E表示。（4）恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間換算根據(jù)公式（1－6）和（1－7）返回3.粘度和溫度的關(guān)系液壓油粘度對(duì)溫度的變化十分敏感。液壓油的粘度隨溫度變化的性質(zhì)，稱為粘溫特性。幾種國(guó)產(chǎn)油的粘溫特性曲線見(jiàn)圖1－2。

4.粘度和壓力的關(guān)系液體所受的壓力增大時(shí)，其分子間的距離減小，內(nèi)聚力增大，黏度亦隨之增大。但對(duì)于一般的液壓系統(tǒng)，當(dāng)壓力32MPa以下時(shí)，壓力對(duì)黏度的影響不大，可以忽略不計(jì)。

1.2.4其它性質(zhì)（略）返回1.3對(duì)液壓油的基本要求和選擇

1.3.1對(duì)液壓油的基本要求（1）合適的粘度和良好的粘溫特性。（2）潤(rùn)滑性能好，腐蝕性小，抗銹性好。（3）質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少。（4）對(duì)金屬和密封件有良好的相容性。（5）氧化穩(wěn)定性好，長(zhǎng)期工作不易變質(zhì)。（6）抗泡沫性和抗乳化性好。（7）體積膨脹系數(shù)小，比熱容大。（8）燃點(diǎn)高，凝點(diǎn)低。（9）對(duì)人體無(wú)害，成本低。返回1.3.2液壓油的選擇

1.選擇的依據(jù)（1）液壓元件生產(chǎn)廠樣本或說(shuō)明書(shū)所推薦的油類品種和規(guī)格。（2）根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體情況，如工作壓力高低、工作溫度高低、運(yùn)動(dòng)速度大小、液壓元件的種類、工作環(huán)境等。

2.選擇的內(nèi)容（1）液壓油的品種（2）液壓油的黏度

返回1.4液壓油的管理和使用

1.4.1液壓油保管（1）存放在清潔處（2）保持干燥（3）保持液壓系統(tǒng)清潔（4）定期檢查液壓油1.4.2液壓油溫度管理（1）油溫的影響（2）油溫的控制返回1.4.3換油（1）液壓油的性狀評(píng)定方法：①采取在現(xiàn)場(chǎng)抽樣，觀察其顏色、氣味、有無(wú)沉淀物，并與新油進(jìn)行比較的定性方法。②把油樣送往分析實(shí)驗(yàn)室用定量的方法評(píng)定性狀變化狀況。（2）換油指標(biāo)例如礦油型液壓油的換油指標(biāo)：密度（g/ml）：±5%；黏度（cst，40℃）：±10；閃點(diǎn)（℃）：±60；中和值（mgKOH/g）：＋5～10。返回

本章主要介紹了液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)——液壓油，包括液壓油的用途、種類、主要性質(zhì)、選擇、管理和使用。通過(guò)學(xué)習(xí)，應(yīng)重點(diǎn)掌握液壓油的主要性質(zhì)和液壓油的選擇、使用方法。要注意，選擇液壓油主要就是選擇液壓油的種類和黏度，而黏度則是根據(jù)泵的出廠規(guī)定、系統(tǒng)工作壓力、環(huán)境溫度和液壓部件的運(yùn)動(dòng)速度等因素來(lái)確定。

小結(jié)返回第二節(jié)壓力與流量壓力的概念2.1靜壓傳遞2.2流量2.32.1液壓系統(tǒng)壓力的概述

壓力的概念右圖所示為一密閉容器，容器內(nèi)靜止的油液受到外力和油液自重的作用。由于在液壓系統(tǒng)中，通常是外力產(chǎn)生的壓力比液體自重產(chǎn)生的壓力大得多，為此可將液體自重產(chǎn)生的壓力忽略不計(jì)。靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力，簡(jiǎn)稱為壓力。用公式表示為式中:p——壓力(法定計(jì)量單位為Pa，壓力值較大時(shí)用KPa或MPa)；

F——油液受到的外力(N)；

A——液體表面承壓面積(m2)。返回2.2靜壓傳遞

靜壓傳遞原理（帕斯卡原理）在密封容器內(nèi)施加于靜止液體任一點(diǎn)的壓力將以等值傳遞到液體中各點(diǎn)，這就是靜壓傳遞原理，又稱帕斯卡原理。右下圖中，設(shè)互相連通的兩缸A和B的面積分別為A1、A2，作用力為和，則容器的壓力分別為,.根據(jù)靜壓傳遞原理有故上式表明，只要A2／Al足夠大，就可用較小的力F1產(chǎn)生很大的力F2（負(fù)載力），若A2／Al為一定值，則F2越大，所需的力F1也越大，密封缸中的B壓力也越大；若F2很小，則壓力也很小，當(dāng)F2=0時(shí)，p=0。返回2.3流量的概念

(1)流量流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道或液壓缸某一截面的油液體積，通常用Q表示。若在時(shí)間t內(nèi)，流過(guò)管道或液壓缸的油液體積為V，則流量為Q=V/t.(2)額定流量額定流量指的是按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，系統(tǒng)連續(xù)工作所必須保證的流量，是液壓元件的基本參數(shù)，應(yīng)符合公稱流量系列。返回2.3流量的概念

(3)平均流速平均流速是一種假想的流速，即按通流截面上各點(diǎn)流速相同所計(jì)算的流量，來(lái)代替實(shí)際的流量，即v=Q/A.由于油液之間和油液與管壁之間的摩擦力大小不同，故在油液流動(dòng)時(shí)，在同一截面上各點(diǎn)的真實(shí)流速并不相同，故用平均流速作近似計(jì)算。(4)活塞(或缸)運(yùn)動(dòng)速度與流量的關(guān)系活塞(或缸)的運(yùn)動(dòng)是由于進(jìn)入的油液迫使容積增大而產(chǎn)生的，因此活塞(或缸)運(yùn)動(dòng)速度與進(jìn)入油液流量有直接關(guān)系?；钊?或缸)隨油液流動(dòng)而移動(dòng)，因此活塞的運(yùn)動(dòng)速度與油缸的液體的流速相同?；钊?或缸)運(yùn)動(dòng)速度與活塞有效作用面積和流量之間的關(guān)系為：v=Q/A.返回2.3流量的概念

(5)液流連續(xù)性原理液體在管中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，由于液體是幾乎不可壓縮的，則液體在流動(dòng)過(guò)程中遵守質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)液體通過(guò)任意截面的液體質(zhì)量相等，就是說(shuō)，液體流過(guò)無(wú)分支管道時(shí)在任一截面上的流量一定是相等的，這就是液流連續(xù)性原理

Q1=Q2A1v1=A2v2式中：Al、A2——截面1、截面2的面積，單位為（m2）；v1、v2——液體通過(guò)截面1、截面2的流速，單位為m／s(米／秒)。返回作業(yè)：P21習(xí)題2-7；2-8第三節(jié)液體流動(dòng)過(guò)程中的物理現(xiàn)象液體流動(dòng)時(shí)的能量3.1液體流經(jīng)特殊管路時(shí)的能量3.2液壓沖擊和空穴現(xiàn)象3.33.1液體流動(dòng)時(shí)的能量

一、理想液體流動(dòng)時(shí)的能量理想液體是指既無(wú)粘性又不可壓縮的液體。理想液體在管道中流動(dòng)時(shí)，具有三種能量：液壓能、動(dòng)能、位能。理想液體的伯努利方程式：二、實(shí)際液體流動(dòng)時(shí)的能量實(shí)際液體有粘性，因而就存在摩擦力，而且管道形狀和尺寸有變化，所以會(huì)有能量損失。返回3.1液體流動(dòng)時(shí)的能量

三、管道壓力損失1、流態(tài)返回3.1液體流動(dòng)時(shí)的能量

2、沿程壓力損失液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失稱為沿程壓力損失，該損失與液體的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。3、局部壓力損失液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面、閥口和濾網(wǎng)等局部裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力損失稱為局部壓力損失。返回3.2液體流經(jīng)特殊管路時(shí)的能量

在液壓系統(tǒng)的管路中，裝有截面突然收縮的裝置，稱為節(jié)流裝置(如節(jié)流閥)。突然收縮處的流動(dòng)叫節(jié)流，一般均采用各種形式的孔口來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)流，由前述內(nèi)容可知，液體流經(jīng)孔口時(shí)要產(chǎn)生局部壓力損失，使系統(tǒng)發(fā)熱，油液粘度下降，系統(tǒng)的泄漏增加，這是不利的一方面。在液壓傳動(dòng)及控制中要人為地制造這種節(jié)流裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量和壓力的控制。返回3.3液壓沖擊和空穴現(xiàn)象

在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因使液體壓力突然產(chǎn)生很高的峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。

發(fā)生液壓沖擊時(shí)，由于瞬間的壓力峰值比正常的工作壓力大好幾倍，因此對(duì)密封元件、管道和液壓元件都有損壞作用，還會(huì)引起設(shè)備振動(dòng)，產(chǎn)生很大的噪聲。液壓沖擊經(jīng)常使壓力繼電器、順序閥等元件產(chǎn)生誤動(dòng)作。

液壓沖擊的產(chǎn)生多發(fā)生在閥門突然關(guān)閉或運(yùn)動(dòng)部件快速制動(dòng)的場(chǎng)合。這時(shí)液體的流動(dòng)突然受阻，液體的動(dòng)量發(fā)生了變化，而產(chǎn)生了壓力沖擊波。這種沖擊波迅速往復(fù)傳播，最后由于液體受到摩擦力作用而衰減。如動(dòng)畫(huà)所示為液壓缸制動(dòng)時(shí)由于慣性而產(chǎn)生的沖擊。返回3.3液壓沖擊和空穴現(xiàn)象

返回3.3液壓沖擊和空穴現(xiàn)象

流動(dòng)的液體，如果壓力低于其空氣分離壓時(shí)，原先溶解在液體中的空氣就會(huì)分離出來(lái)，從而導(dǎo)致液體中充滿大量的氣泡，這種現(xiàn)象稱為空穴現(xiàn)象。如果液體的壓力進(jìn)一步降低，低到飽和蒸氣壓時(shí)，液體本身將汽化，產(chǎn)生更多的蒸氣泡，空穴現(xiàn)象將更加嚴(yán)重。

空穴多發(fā)生在閥口和液壓泵的入